1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика плазмы
  4. T. 49, № 8, 2023

Физика плазмы, 2023, T. 49, № 8, стр. 779-788

Распределение плазмы в столбе СВЧ-разряда низкого давления, поддерживаемого стоячей поверхностной волной

В. И. Жуков a, *, Д. М. Карфидов a

a Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
Москва, Россия

* E-mail: zhukov.vsevolod@physics.msu.ru

Поступила в редакцию 12.05.2023
После доработки 31.05.2023
Принята к публикации 31.05.2023

Аннотация

Исследована структура поддерживаемого стоячей поверхностной волной (ПЭВ) СВЧ-разряда низкого давления в кварцевой трубке, заполненной аргоном. Для формирования стоячей волны использовалась система из двух плоских металлических зеркал, образующих открытый резонатор ПЭВ. Исследованы профиль плотности плазмы и структура электрического поля ПЭВ в диапазоне давлений от 0.25 до 10 Торр. Возбуждение стоячей волны позволило независимо исследовать продольную Ez и поперечную Er компоненты вектора напряженности электрического поля ПЭВ. Экспериментально подтверждено, что фазы колебаний компонент поля стоячей ПЭВ сдвинуты на π. Возбуждение стоячей волны на плазменном столбе приводит к формированию локальных минимумов и максимумов плотности плазмы, период которых равен половине длины поверхностной волны. При этом пространственный период модуляции плотности близок к распределению Ez компоненты стоячей поверхностной волны. Установлено, что время формирования модулированной структуры плотности плазмы близко к характерному времени диффузии, а степень модуляции растет с ростом давления. Экспериментально продемонстрирована возможность создания плазменного столба с модуляцией плотности плазмы nemax/nemin ≈ 5 и длиной около 10 длин волн.

Ключевые слова: поверхностная электромагнитная волна, низкотемпературная плазма, СВЧ-разряд низкого давления, стоячая поверхностная волна, резонанс, дисперсия поверхностной волны

Список литературы

  1. Schluter H., Shivarova A. // Physics Reports. 2007. V 443. № 4–6. P. 121–255. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2006.12.006

  2. Sommerfeld A. // Ann. der Physik und Chem. 1899. Vol. 67. № 2. P. 233.

  3. Borges C.F.M., Airoldi V.T., Corat E.J., Moisan M., Schelz S., Guay D. // Journal of Applied Physics. 1996. V. 80. № 10. https://doi.org/10.1063/1.363600

  4. Moisan Michel, Karim Boudam, Denis Carignan, Danielle Kéroack, Pierre Levif, Jean Barbeau, Jacynthe Séguin, et al. // The European Physical Journal Applied Physics. 2013. V. 63. № 1. P. 10001. https://doi.org/10.1051/epjap/2013120510

  5. Istomin E.N., Karfidov D.M., Minaev I.M., Rukhad-ze A.A, Tarakanov V.P., Sergeichev K.F., Trefilov A.Yu. // Plasma Physics Reports. 2006. V. 32, № 5. P. 388–400. https://doi.org/10.1134/S1063780X06050047

  6. Zhao Jiansen, Zhen Sun, Yuxiang Ren, Lu Song, Shengzheng Wang, Wei Liu, Zhe Yu, and Yuhan Wei. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2019. V. 52. № 29. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab1b0a

  7. Moisan M., Zakrzewski Z. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1991. V. 24. P. 1025. https://doi.org/10.1088/0022-3727/24/7/001

  8. Moisan M., Shivarova A., Trivelpiece A.W. // Plasma Phys. 1982. V. 24. № 11. P. 1331. https://doi.org/10.1088/0032-1028/24/11/001

  9. Margot-Chaker J., Moisan M., Chaker M., Glaude V.M.M., Lauque P., Paraszczak J., Sauve G. // J. Appl. Phys. 1982. V. 66. № 9. P. 4134. https://doi.org/10.1063/1.343998

  10. Zhelyazkov I., Benova E., Atanassov V. // Journal of A-pplied Physics. 1986. V. 59. № 5. P. 1466–1472. https://doi.org/10.1063/1.336501

  11. Trivelpiece A.W. // The DP degree Thesis, California Institute of Technology, Pasadena, 1958.

  12. Rogers J., Asmussen J. // IEEE Trans. Plasma Sci. 1982. V. PS-10. № 1. P. 11. https://doi.org/0093-3813/82/0300-0011$00.75

  13. Wolinska-Szatkowska J. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1988. V. 21. № 6. P. 937. https://doi.org/10.1088/0022-3727/21/6/012

  14. Rakem Z., Leprince P., Marec J. // Rev. Phys. Appl. (Paris). 1990. V. 25. № 1. P. 125. https://doi.org/10.1051/rphysap:01990002501012500

  15. Жуков В.И., Карфидов Д.М. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. № 3. С. 260–269. https://doi.org/10.1134/S1063780X22601651

  16. Солнцев Г.С., Булкин П.С., Мокеев М.В., Цветко-ва Л.И. // Вестник Московского университета. 1997. Сер. 3. № 6. С. 36.

  17. Moisan M., Beaudry C., Leprince P. // Physics Letters A. 1974. V. 50. № 2. P. 125. https://doi.org/10.1016/0375-9601(74)90903-7

  18. Жуков В.И., Карфидов Д.М., Сергейчев К.Ф. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. № 8. С. 1. https://doi.org/10.31857/S0367292120080120

  19. Moisan M., Levif P., Nowakowska H. // International Workshop “Microwave Discharges: Fundamentals and Applications” (MD): 3–7 September 2018, Zvenigorod, Russia: Proceedings. Moscow: Yanus-K, 2018.

  20. Cotrino J., Gamero A., Sola A., Saez M., Colomer V., Sanz-Medel A., Uria J.E. // Mikrochimica Acta. 1989. V. 99. № 3–6. P. 179. https://doi.org/10.1007/BF01244672

  21. Moisan M., Ferreira C.M., Hajlaoui Y., Henry D., Hubert J., Pantel R., Ricard A., Zakrzewski Z. // Revue de Physique Appliquée. 1982. V. 17. № 11. P. 707–27. https://doi.org/10.1051/rphysap:019820017011070700

  22. Cotrino J., Gamero A., Sola A., Colomer V. // Journal of Physics D: Applied Physics . 1988. V. 21. № 9. P. 1377–1383. https://doi.org/10.1088/0022-3727/21/9/010

  23. Кондратенко А.Н. // Поверхностные и объемные волны в ограниченной плазме. М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 17.

  24. Nowakowska H., Lackowski M., Moisan M. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2020. V. 48. № 6. P. 2106. https://doi.org/10.1109/TPS.2020.2995475

  25. Moisan M., Nowakowska H. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V 27. № 7. 073001. https://doi.org/10.1088/1361-6595/aac528

  26. Moisan M., Ganachev I.P., Nowakowska H. // Physical Review E. 2022. V. 106. № 4. 045202. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.106.045202

  27. Ferreira C.M., Moisan M. // Physica Scripta. 1988. V. 38. № 3. P. 382–399. https://doi.org/10.1088/0031-8949/38/3/008

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика плазмы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал